臨床検査50巻12号

2006年11月発行

特集 ナノテクノロジーとバイオセンサ 各論 Ⅱ. バイオセンサ関連

6. 電気化学的遺伝子検出

著者： 竹中繁織¹

所属機関： ¹九州工業大学物質工学科応用化学教室

ページ範囲：P.1501 - P.1507

はじめに

　30億塩基にも及ぶヒトゲノム塩基配列の解析を目指した国際的なヒューマンゲノム計画は3年前に完了した．この成果を基に一塩基多型(single nucleotide polymorphism；SNP)解析，トランスクリプトーム，プロテオーム，メタボロームといったオーム解析によってヒトのみならず種々の生物に関する膨大かつ多岐にわたる情報が蓄積されてきている．今後は，これらの知識を医療，農業，環境などの分野に活用していくことが重要な課題となってきている．医療において特に生活習慣病をはじめとする疾患の発病リスクや薬剤に対する感受性(副作用や効能の事前診断)などの診断に対する適用が注目されている．これが実現できればテーラーメイド医療(個人の遺伝子的特長に応じた疾患の予防，副作用の少ない治療など)が実現し，QOL(quality of life：クオリティオブライフ)の向上と医療の効率化，医療費削減に貢献できると期待されている．

　筆者らは，これまで電気化学的遺伝子検出について研究を行ってきた．電気化学的手法の遺伝子解析への適用は，従来に比べ高感度化，装置の小型化，自動化などの優位性があり今後のテーラーメイド医療実現へ貢献できると期待されたからである．ここでは，筆者らの開発した電気化学的遺伝子解析法の特徴とこの技術の電気化学的DNAチップ¹⁾への応用，さらには癌マーカーとして注目されているテロメラーゼの電気化学的アッセイ法²⁾への応用について紹介したい．

参考文献

　１) Yamashita K, Takagi A, Takagi M, et al：Ferrocenylnaphthalene diimide-based electrochemical hybridization assay for heterozygote deficiency of the lipoprotein lipase gene. Bioconjugate Chem　13：1193-1199, 2002

　２) Miyahara H, Yamashita K, Kanai M, et al：Electrochemical analysis of single nucleotide polymorphisms of p53 gene. Talanta　56：829-835, 2002

　３) Takenaka S, Uto Y, Kondo H, et al：Electrochemical active DNA probes：Detection of target DNA sequences at femtomole level by high-performance liquid chromatography with electrochemical detection. Anal Biochem　218：436-443, 1994

　４) Uto Y, Kondo H, Abe M, et al：Electrochemical analysis of DNA amplified by the polymerase chain reaction with a ferrocenylated oligonucleotide. Anal Biochem　250：122-124, 1997

　５) Umek RM, Lin SW, Vielmetter J, et al：Electronic detection of nucleic acids, A versatile platform for molecular diagnostics. J Moec Diagn　3：74-85, 2001

　６) Takenaka S, Yamashita K, Takagi M, at al：DNA sensing on a DNA probe-modified electrode using ferrocenylnaphthalene diimide as the electrochemically active ligand. Anal Chem　72：1224-1341, 2000

　７) Sato S, Fujii K, Yamashita M, et al：Ferrocenyl naphthalene diimide can bind to DNA・RNA hetero duplex：potential use in an electrochemical detection of mRNA expression. J Organomet　637-639, 476-483, 2001

　８) Yamashita K, Takagi M, Kondo H, et al：Electrochemical detection of nucleic base mismatches with ferrocenyl naphthalene diimide. Anal Biochem　306：188-196, 2002

　９) Nojima T, Yamashita K, Takagi M, et al：Direct detection of single nucleotide polymorphism (SNP) with genomic DNA by the ferrocenylnaphthalene diimide-based electrochemical hybridization assay (FND-EHA). Anal Sci　19：79-83, 2003

　10) Nojima T, Yamashita K, Takagi A, et al：Genotyping of the human lipoprotein lipase gene by ferrocenylnaphthalene diimide-based electrochemical hybridization assay. Anal Sci　21：1437-1441, 2005

　11) Miyahara H, Yamashita K, Takagi M, et al：Electrochemical array (ECA) as an integrated multi-electrode DNA sensor. Trans IEE of Japan, 121-E, 187-191, 2001

　12) Hashimoto K, Ishimori Y：Preliminary evalution of electrochemical PNA array for detection of single base mismatch mutations. Lab Chip　1：61-63 (2001).

　13) Wakai J, Takagi A, Nakayama M, et al：A novel method of identifying genetic mutations using an electrochemical DNA array. Nucl Acids Res　32：e141, 2004

　14) Sato S, Kondo H, Nojima T, et al：Electrochemical telomerase assay with ferrocenylnaphthalene diimide as a tetraplex DNA-specific binder. Anal Chem　77：7304-7309, 2005

　15) Takenaka S：Highly sensitive probe for gene analysis by electrochemical approach. Bull Chem Soc Jpn　74：217-224, 2001

　16) Palecek E, Scheller F, Wang J, eds：Electrochemistry of nucleic acids and proteins. Towards electrochemical sensors for genomics and proteomics. Elsevier, 2005